一种新型铁锰氧化物催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于水处理的新型铁锰氧化物催化剂，其特征是以硝酸铁、硝酸锰、柠檬酸和乙二醇为原料，通过溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种新型铁锰氧化物催化剂及其应用


[0001]本专利技术涉及医药化工废水深度处理
，尤其涉及一种新型铁锰氧化物催化剂及其应用。

技术介绍

[0002]医药品作为新兴污染物在水体中广泛检出，多数药物具有生物毒性、难降解性及假持久性，严重威胁水环境安全和人类健康。废水中医药品污染物的深度处理是当前污水处理研究领域的热点和难点之一，因此，发展有效的医药废水深度处理技术对水资源保护和社会可持续发展具有重要意义。高级氧化技术通过产生高活性的自由基(例如羟基自由基(HO
·
)和硫酸根自由基(SO4·
‑
))降解水体中的难降解有机污染物，具有氧化能力强、反应速率快和处理效果好等优势。相比于HO
·
，SO4·
‑
具有较长的寿命和相当的氧化还原电位，对污染物具有更好的选择性。因此，基于SO4·
‑
的高级氧化技术成为近年来的研究热点，而缺乏高效稳定且环境友好的过硫酸盐催化材料是限制该技术应用的主要瓶颈。因此，发展高催化活性和高稳定性的环境友好型催化剂，将能够推动SO4·
‑
高级氧化技术的发展，有望为医药废水的深度处理提供一种有效途径。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种具有催化活性高、稳定性好和环境友好的优势，适用于医药废水的深度处理过程的新型铁锰氧化物催化剂及其应用。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供的一种新型铁锰氧化物催化剂，其特征在于：以硝酸铁、硝酸锰、柠檬酸和乙二醇为原料，通过溶胶
‑
凝胶法合成铁锰前驱体复合物，经煅烧得到；所述硝酸铁与硝酸锰的摩尔比为1:3
‑
5，铁锰离子、柠檬酸与乙二醇的摩尔比为1:1:0.72，通过溶胶
‑
凝胶法制得铁锰前驱体复合物；将所制得铁锰前驱体复合物在空气氛围下500℃
‑
600℃煅烧2小时，获得新型铁锰氧化物催化剂。
[0005]本专利技术提供的一种新型铁锰氧化物催化剂的应用，其特征是用于活化过一硫酸氢钾复合盐并对水中医药品污染物卡马西平的优化处理，其优化处理条件为：待处理的污水调整pH值范围6
‑
8，新型铁锰氧化物催化剂投加量0.3
‑
0.5g L
‑1，过一硫酸氢钾复合盐投加量3
‑
7mmol L
‑1。
[0006]本专利技术得到的新型铁锰氧化物催化剂能够在中性pH条件下高效活化过一硫酸氢钾复合盐，深度降解废水中的医药品污染物卡马西平，性能显著优于传统的铁锰基催化剂。
[0007]本专利技术提供的一种新型铁锰氧化物催化剂具有以下优点：
[0008](1)本专利技术提供的新型铁锰氧化物催化剂制备方法简单，制得催化剂属于多孔材料，孔隙丰富，比表面积大，表面富含Fe
3+
、Mn
3+
和Mn
4+
等活性位。
[0009](2)本专利技术提供的新型铁锰氧化物催化剂能够在中性pH条件下高效活化过一硫酸氢钾复合盐，深度降解废水中的医药品污染物卡马西平，性能显著优于传统的铁锰基催化剂。
[0010](3)该催化剂具有催化活性高、稳定性好和环境友好的优势，适用于医药废水的深度处理过程。
附图说明
[0011]图1是本专利技术新型铁锰氧化物催化剂表征结果图：
[0012]其中：图1(a)为新型FeMnO催化剂的X射线衍射图(XRD)；图1(b)为新型FeMnO催化剂的扫描电镜(SEM)图片；图1(c)为新型FeMnO催化剂的N2吸
‑
脱附等温线；图1(d1)为新型FeMnO催化剂Fe离子的X射线光电子能谱图(XPS)；图1(d2)为新型FeMnO催化剂Mn离子的X射线光电子能谱图(XPS)；
[0013]图2新型FeMnO催化剂和传统铁锰基材料催化活性对比图；
[0014]图3铁锰比例对新型FeMnO催化剂催化活性的影响；
[0015]图4煅烧温度对新型FeMnO催化剂催化活性的影响；
[0016]图5新型FeMnO催化剂投加量对医药品目标物降解效果的影响；
[0017]图6过一硫酸氢钾复合盐投加量对医药品目标物降解效果的影响；
[0018]图7溶液pH对医药品目标物降解效果的影响。
具体实施方式
[0019]为了便于清晰了解本专利技术的技术手段，下面结合具体实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于进一步说明本专利技术能实现的技术效果，并非限制本专利技术的保护范围。
[0020]实施例：
[0021]本实施例提供的一种新型铁锰氧化物催化剂：以硝酸铁、硝酸锰、柠檬酸和乙二醇为原料，通过溶胶
‑
凝胶法合成铁锰前驱体复合物，经煅烧得到；所述硝酸铁与硝酸锰的摩尔比为1:3
‑
5，铁锰离子、柠檬酸与乙二醇的摩尔比为1:1:0.72，在80℃条件下搅拌3h，制得溶胶；将制得的溶胶置于真空干燥箱中，在110℃条件下干燥，制得铁锰前驱体复合物；将所制得铁锰前驱体复合物在空气氛围下经500
‑
600℃煅烧2小时，获得新型铁锰氧化物催化剂。
[0022]本实施例采用上述获得的新型铁锰氧化物催化剂进行如下应用实验：
[0023]实验在100mL反应瓶中进行，向含有医药品(卡马西平)的废水溶液中加入确定量的上述实施例提供的新型铁锰氧化物催化剂(以下简称新型FeMnO催化剂)和过一硫酸氢钾复合盐开始反应，并在预设时间点取样分析，具体操作如下：
[0024](1)用30mmol L
‑1硼酸缓冲溶液控制废水pH在6
‑
8。
[0025](2)加入FeMnO催化剂，超声1min，振荡15min以达到材料对污染物的吸
‑
脱附平衡。
[0026](3)加入过一硫酸氢钾复合盐开始反应，并在预设时间取样分析。
[0027]新型FeMnO催化剂的表征：
[0028]图1(a)为新型FeMnO催化剂的X射线衍射图(XRD)；图1(b)为新型FeMnO催化剂的扫描电镜(SEM)图片；图1(c)为新型FeMnO催化剂的N2吸
‑
脱附等温线；图1(d1)为新型FeMnO催化剂Fe离子的X射线光电子能谱图(XPS)；图1(d2)为新型FeMnO催化剂Mn离子的X射线光电子能谱图(XPS)。由XRD表征结果可知，该催化剂的特征衍射峰与Fe2O3和Mn2O3的标准图谱接
近；SEM结果显示该催化剂属于多孔材料，孔隙丰富；BET分析结果显示该催化剂的比表面积为36.776m
2 g
‑1，孔体积达到0.3364cm
3 g
‑1；XPS分析结果表明该催化剂表面富含Fe
3+
、Mn
3+
和Mn
4+
，与XRD分析结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型铁锰氧化物催化剂，其特征在于：以硝酸铁、硝酸锰、柠檬酸和乙二醇为原料，通过溶胶
‑
凝胶法合成铁锰前驱体复合物，经煅烧得到；所述硝酸铁与硝酸锰的摩尔比为1:3
‑
5，铁锰离子、柠檬酸与乙二醇的摩尔比为1:1:0.72，通过溶胶
‑
凝胶法制得铁锰前驱体复合物；将所制得铁锰前驱体复合物在空气氛围下经500℃
‑
600℃煅烧2小...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙胜鹏，苏磊，张桂成，王贞凯，苏婷，程艳，陈新安，张凤光，
申请(专利权)人：宁波神筹环保设备有限公司，
类型：发明
国别省市：